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圖片來源：SpaceX 北京時(shí)間6月6日晚8:50,，SpaceX星艦組合體（B11+S29）在得克薩斯州的星港（Starbase）發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空。這是星艦的第四次軌道測(cè)試,。 星艦火箭按照預(yù)定計(jì)劃起飛,，有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)沒有正常啟動(dòng)，不過對(duì)于有33臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)的超重型推進(jìn)器來說,，這仍在設(shè)計(jì)冗余內(nèi),。
在升空1分鐘后,，星艦達(dá)到最大動(dòng)壓點(diǎn)（Max Q）,，并且在升空2分45秒后熱分離，B11在隨后的下降過程中,，按計(jì)劃拋棄了熱分離環(huán)（Hot Stage Ring）,，減輕降落時(shí)的重量。 超重型推進(jìn)器B11按計(jì)劃返回墨西哥灣,。按照直播數(shù)據(jù),，超重型推進(jìn)器B11在距離海面不到2千米時(shí)還在以音速（340米/秒,，1224千米/時(shí)）下落，隨即馬上點(diǎn)燃了12臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī),，超重型推進(jìn)器B11用20秒,，在2千米內(nèi)從音速到幾乎完全剎停。隨后,，它在海面上傾倒,，信號(hào)丟失。
B11軟濺落成功,。圖片來源：SpaceX 星艦飛船S29按計(jì)劃繼續(xù)飛行,。根據(jù)星鏈（Starlink）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳回的直播畫面，這次飛行姿態(tài)非常穩(wěn)定,，并沒有像第三次飛行一樣滾動(dòng)過快，S29始終用隔熱瓦抵御再入大氣層時(shí)的高溫沖擊,。
S29再入大氣,，視頻信號(hào)通過星鏈衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸。圖片來源：SpaceX 但是隔熱瓦本身好像并沒有撐住,，再入大氣層的過程中,，長(zhǎng)時(shí)間的高溫沖擊似乎燒穿了星艦飛船S29尾部的氣動(dòng)翼，極端的環(huán)境甚至把直播相機(jī)的保護(hù)玻璃燒出了裂紋,。  一路火花帶閃電,。圖片來源：SpaceX 但是這些損壞似乎并沒有成為星艦正常降落的阻礙，雖然直播相機(jī)在再入大氣層時(shí)幾乎完全被遮擋住了,，但是透過畫面中閃爍的火光,，再結(jié)合數(shù)據(jù)判斷，星艦S29仍然成功在印度洋海面上按計(jì)劃變更姿態(tài),，幾乎剎車到靜止,，傾倒在海面上。  至少從右下角的數(shù)據(jù)和畫面中的火光來看,，星艦S29的“軟濺落”很成功,。不知為何右側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火示意圖沒有顯示發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火狀態(tài)。圖片來源：SpaceX 爆炸,！進(jìn)化,！ 很明顯，第四次試飛又報(bào)廢了一枚星艦,，但好在這次并不是爆炸,，也不是“計(jì)劃外快速解體”（Rapid Unscheduled Disassembly），而是按照計(jì)劃落入海面,。星艦S29成功“軟濺落”在印度洋,，超重型推進(jìn)器B11則“軟濺落”在墨西哥灣的海面上,。  由于星艦第三次試飛已經(jīng)成功進(jìn)入了軌道,，所以第四次試飛的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了回收和再利用火箭，火箭下面級(jí)超重型推進(jìn)器需要落地時(shí)點(diǎn)火,，盡力將速度降低到0,，最終以較低的速度濺落到墨西哥灣的海面上。與此同時(shí),，上面級(jí)星艦飛船也應(yīng)以受控姿態(tài)再入大氣層,，并最終墜入印度洋。 實(shí)戰(zhàn)就是最好的測(cè)試,?；仡櫺桥灥娜卧囷w，SpaceX每次都能給我們帶來更多驚喜,。 2023年4月20日,，星艦火箭首次在星港發(fā)射升空。但起飛過程就有些意外,，因?yàn)榘l(fā)射場(chǎng)沒有做好散熱措施,，星艦發(fā)射時(shí)的火焰直接把發(fā)射場(chǎng)噴壞了，但好在火箭本體成功起飛,?；鸺鸪跻宦放噬罡唢w到了大約39千米的高空,，最高時(shí)速超過2000千米,。 然而，發(fā)射后3分鐘左右,，超重型推進(jìn)器并沒有像預(yù)期中那樣與飛船發(fā)生分離,，而是繼續(xù)連接在一起。飛行器經(jīng)歷了一系列發(fā)動(dòng)機(jī)故障,，高度下降,，并在空中翻滾……最終星艦在升空4分鐘后爆炸摧毀，沒有按計(jì)劃進(jìn)入地球軌道,，提前結(jié)束了測(cè)試,。 根據(jù)SpaceX描述的情況，超重型推進(jìn)器泄漏的推進(jìn)劑起火,，破壞了推進(jìn)器與主計(jì)算機(jī)之間的通訊,，導(dǎo)致推進(jìn)器上的大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)失去控制。在星艦火箭開始翻滾后,，自主飛行安全系統(tǒng)（AFSS）發(fā)出了銷毀指令,，但這個(gè)指令并沒有立即起效,，而是意外地延遲了40秒，飛船才發(fā)生爆炸,。
第一次試飛中,，翻滾爆炸的星艦。圖片來源：SpaceX 這次試飛后,，SpaceX給星艦發(fā)射加上了水冷板,，還增強(qiáng)了AFSS的可靠性。不然滿載燃料的星艦落到地上再爆炸,，那可就真的是地對(duì)地導(dǎo)彈了,。并且還在星艦和超重型推進(jìn)器之間添加了熱分離系統(tǒng),。 2023年11月18日,，星艦開始第二次軌道測(cè)試,。這一次星艦順利起飛，發(fā)射場(chǎng)保持完好,。星艦飛船（S25）在升空不到3分鐘后,，在大約75千米的高度，與攜帶著33臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的超重型推進(jìn)器（B9）成功分離,。而后飛船繼續(xù)飛行，并達(dá)到了接近軌道速度的時(shí)速,。但與計(jì)劃不同的是,，在點(diǎn)火升空后大約9分鐘，團(tuán)隊(duì)與星艦飛船失去了聯(lián)系,。星艦失聯(lián)前最后的高度為148千米,，速度超過24 000千米每小時(shí)。此外,，原本要濺落墨西哥灣的超重型推進(jìn)器,，在與飛船分離不到一分鐘后便發(fā)生了爆炸。
星艦飛船也一樣。圖片來源：SpaceX SpaceX最終確定,，超重型推進(jìn)器與星艦分離并開始向預(yù)定著陸點(diǎn)移動(dòng)后,，其幾個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)開始關(guān)閉，隨后其中一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)突然失效,，最終導(dǎo)致了一連串的爆炸,。SpaceX表示，最可能的原因是向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)液氧的過濾器發(fā)生了堵塞,。他們會(huì)在第三次試飛中進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整,。 在2024年3月14日星艦的第三次試飛中,，星艦終于完成了熱分離，成功進(jìn)入太空,，并在軌道上完成了燃料輸送實(shí)驗(yàn)和載荷艙門開合實(shí)驗(yàn),。超重型推進(jìn)器在返回地球時(shí)點(diǎn)火減速，但部分發(fā)動(dòng)機(jī)未能點(diǎn)火,，推力為達(dá)到預(yù)期,，沒能實(shí)現(xiàn)軟濺落；而星艦飛船在再入大氣層時(shí)滾動(dòng)過快,，未能用隔熱瓦抵御高溫沖擊,。最終星艦飛船信號(hào)丟失，在返回大氣層的過程中燒毀,。
星艦第三次試飛熱分離,。圖片來源：SpaceX  星艦第三次試飛超級(jí)推進(jìn)器著陸過程。圖片來源：SpaceX
SpaceX團(tuán)隊(duì)根據(jù)星艦第三次試飛的數(shù)據(jù)對(duì)火箭進(jìn)行了改進(jìn),，例如在星艦和超重型推進(jìn)器熱分離后,，超重型推進(jìn)器會(huì)將其頂部的熱分離環(huán)拋棄掉，以減輕超重型推進(jìn)器的質(zhì)量,，降低它著陸的難度,。并且星艦飛船不受控制滾動(dòng)是因?yàn)椴荒茉究刂茲L動(dòng)的推進(jìn)器發(fā)生了堵塞，所以SpaceX同時(shí)還在星艦飛船上添加了額外控制滾動(dòng)的推進(jìn)器,，以控制星艦的姿態(tài),，讓隔熱瓦能抵御再入大氣層時(shí)的高溫。 現(xiàn)在看來,，他們的嘗試是成功的,。而對(duì)本次試飛暴露出的問題，SpaceX又會(huì)做出那些改進(jìn),，讓我們繼續(xù)期待星艦的下一次試飛,，期待能盡快看到星艦飛船令人驚嘆的著陸。
指數(shù)下降的成本 在SpaceX的官網(wǎng)上,，他們自豪地稱星艦是“史上最強(qiáng)”的火箭,。他們確實(shí)有這樣驕傲的資本。星艦總高超過120米,，相當(dāng)于42層左右的居民樓,。起飛總重量在5000噸左右，其中下面級(jí)超重型推進(jìn)器干重（不加注燃料的質(zhì)量）為200噸,，可以加注3400噸的燃料,，上面級(jí)星艦干重100噸，可以加注1200噸的燃料,。作為對(duì)比,，NASA“自家”最強(qiáng)的火箭“土星”五號(hào)起飛重量是3039.5噸，可重復(fù)使用的航天飛機(jī)起飛重量（包括燃料罐和助推器）約為2000噸,，SpaceX之前最強(qiáng)的火箭“獵鷹重型”起飛重量為1428噸,，長(zhǎng)征五號(hào)起飛重量大約是870噸。 如果星艦最終研發(fā)成功,，那么它可以一次性把150噸的貨物送到近地軌道,，或者把100噸的貨物送到月球、火星,。當(dāng)然,，如果貨主運(yùn)費(fèi)足夠充足，星艦也可以不回收,，最多將250噸的貨物送到太空,。2018年，SpaceX在第一次測(cè)試獵鷹重型火箭時(shí),，將馬斯克自己的特斯拉跑車送往火星轉(zhuǎn)移軌道。星艦成功后,，如果馬斯克樂意,，星艦?zāi)芤淮涡酝鹦撬?0輛跑車，并且這之后星艦還能返回地球,，繼續(xù)送貨賺錢,。
藍(lán)色為地球軌道，紅色為火星軌道,，粉色為特斯拉跑車的軌道,，2018年的獵鷹重型火箭測(cè)試只是證明它有能力向火星送貨，那輛跑車并不會(huì)降落火星，也不會(huì)進(jìn)入環(huán)火星軌道,。圖片來源：wikipedia 從更實(shí)際的角度考量,，獵鷹9號(hào)運(yùn)載火箭現(xiàn)在可以一次性將60顆星鏈（Starlink）衛(wèi)星送入近地軌道，星艦則可以一次性送680顆星鏈衛(wèi)星,。當(dāng)然,，星艦研發(fā)成功后，SpaceX會(huì)將星鏈衛(wèi)星的重量提升一個(gè)數(shù)量級(jí),，升級(jí)成更強(qiáng)大,、更可靠的“星鏈”2.0衛(wèi)星。這樣其實(shí)每次發(fā)射的星鏈衛(wèi)星數(shù)量不會(huì)有太大改變,，甚至?xí)兴鶞p少,，但整體性能會(huì)更強(qiáng)。 獵鷹9號(hào)單次發(fā)射成本在6700萬美元（2022年數(shù)據(jù)）左右,，星艦?zāi)壳懊看伟l(fā)射成本約為1億美元，馬斯克估計(jì)在未來幾年內(nèi)單次發(fā)射成本會(huì)降低到1000萬美元左右,。 2023年11月2日,，馬斯克就在X上宣布星鏈現(xiàn)金流收支平衡，星鏈網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是目前發(fā)展最快的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)了,，星艦成功后,，星鏈網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展可能再次超出我們的預(yù)期。 能力更強(qiáng),，成本更低,，星艦有望將地球軌道的運(yùn)貨成本降低到100美元/千克的量級(jí)。這是什么概念,？從北京飛往紐約的頭等艙航班大約為10萬元人民幣,，按照乘客加行李總共100千克計(jì)算，頭等艙售價(jià)大約是138美元/千克,。按重量計(jì)算,，星艦的運(yùn)輸成本甚至可能比跨國航班頭等艙的售價(jià)還便宜，并且速度快得多,。
當(dāng)大氣層外的航天，在價(jià)格上能與大氣層內(nèi)的航空相比肩時(shí)，這會(huì)帶來什么改變,？星鏈網(wǎng)絡(luò)肯定會(huì)得到大大增強(qiáng),，除此之外，更多科學(xué)家也有望將他們的實(shí)驗(yàn)室搬上太空,，太空工廠或許也能提上日程,。星艦甚至還能成為一種新的遠(yuǎn)距離交通工具，執(zhí)行洲際航班,。
圖片來源：《環(huán)球科學(xué)》2023年12月刊封面文章《太空制造：合成完美材料,？》 當(dāng)然，在馬斯克的愿望中,，這種遠(yuǎn)距離不應(yīng)該局限在地球上,，而是從地球到火星之間。從地球到火星,，這當(dāng)然是一段漫長(zhǎng)的旅程,，并且還有很多問題亟待解決，比如星際輻射對(duì)人體的傷害,，長(zhǎng)期微重力導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松,，當(dāng)然還有最重要的問題——沒錢。此前從地球到火星的運(yùn)輸成本太過高昂,，讓大部分火星探索任務(wù)都望而卻步,，為了安全和成本，火星探索任務(wù)往往只會(huì)派出探測(cè)器,。當(dāng)然,，探測(cè)器就已經(jīng)足夠滿足大部分科學(xué)家的需求了，是否有必要將人類派往火星也是一件值得商榷的事情,。但是,，如果星艦真的能以指數(shù)的方式降低發(fā)射成本，不斷降低的預(yù)算總會(huì)挑撥著探索者的心弦—— 萬一,，真能成呢,？ 參考鏈接： https://www./launches/mission/?missionId=starship-flight-4 https://www./vehicles/starship/ https://en./latest_news/how-much-money-does-elon-musks-spacex-starship-program-cost-n-2/ |
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